Необходимость изучения причин и механизмов природных опасностей

По имеющимся оценкам, число опасных природных событий на Земле с течением времени не растет или почти не растет. Но человеческие жертвы и материальный ущерб увеличивается. Ежегодная вероятность гибели жителя планеты Земля от природных опасностей ориентировочно равна 0.00001, т.е. на каждые 100 тыс. жителей погибает один человек.

Предпосылкой успешной защиты от природных опасностей является изучение их причин и механизмов. Зная сущность процессов, можно их предсказывать, а своевременный и точный прогноз опасных явлений является наиважнейшей предпосылкой эффективной защиты.

Примерная зависимость между изученностью опасностей, их прогнозом и защитой от них:

1 – возникновение и механизм; 2 – прогноз; 3 – защита.

Защита от природных опасностей:

n Активная – строительство инженерно-технических сооружений, интервенция в механизм явления, мобилизация естественных ресурсов, реконструкция природных объектов и др.

n Пассивная – использование укрытий.

В большинстве случаев активные и пассивные методы сочетаются.

Гидросферные опасности. Цунами.

Цунами – это пример естественных (природных) опасностей, создаваемых волновыми движениями океана.

В переводе с японского цунами означает «волна в порту» или «волна в заливе».

Цунами относится к классу волновых движений жидкости. Это длинные гравитационные волны.

Длинные волны – это волны, для которых отношение высоты волны к ее длине значительно меньше единицы.

Гравитационные волны – это волны, механизм образования которых гравитационный, т.е. связан с силами тяжести: подводные землетрясения (около 85% всех цунами), оползни (около 7% всех цунами), вулканическая деятельность (около 5% всех цунами), падение метеоритов, очень сильные, например, атомные подводные взрывы.

Главная особенность цунами – вовлечение в движение всей толщи воды, а не только приповерхностного слоя, что несет огромную разрушительную энергию.

При этом цунами появляются как серия очень длинных волн.

В силу малой сжимаемости воды и быстроты процесса деформации участков дна опирающийся на них столб воды также смещается, не успевая растечься, в результате чего на поверхности воды образуется некоторое возвышение или понижение. Образовавшееся возмущение переходит в колебательное движение толщи воды, распространяющееся со скоростью, пропорциональной квадратному корню из глубины моря (50…1000 км/ч).

Расстояние между соседними гребнями волн L=5…1500 км.

Хотя скорость волны огромна, в открытом океане она не опасна из-за ее пологости и очень большой длины. Высота волн в области их возникновения h=0,1…5 м.

При подходе к берегу глубина бассейна уменьшается, и на мелководье происходит деформация волн, которая сопровождается концентрацией энергии. Высота волн сильно увеличивается, достигая у берегов h=30…40 м.

Исходя из законов гидродинамики, можно получить систему уравнений, описывающих распространение цунами в виде:

Здесь p – давление, р_a – атмосферное давление, Ф – потенциал скорости,

g – ускорение свободного падения

На фотографии ниже зафиксировано, как цунами набегает на берег

На следующей фотографии показано опрокидывание гребня цунами

Цунами, проникая на берег, обладает громадной разрушительной силой. Она может привести к большим человеческим жертвам и огромным разрушениям. Известно более 1000 случаев цунами, из них около 100 с катастрофическими последствиями. Так, например, в ночь с 4-го на 5-е ноября 1952 г. волной, возникшей в результате землетрясения вблизи берегов Камчатки был полностью смыт город Северо-Курильск, погибли 14 тыс. человек.

К счастью, столь разрушительные цунами – явление очень редкое, происходящее один-два раза в столетие. Поэтому экономически выгоднее отстраивать города заново, нежели переносить их вглубь материка, удаляя от транспортных линий.